1、第1章 数据库系统概述 Chapter 1 Summarize of Database System,本章重点本章主要介绍了文件技术和数据库技术、数据描述和数据模型、数据库管理系统、数据库系统结构和数据库技术的研究，这些内容是学习后面几章的基础。本章重点要求掌握数据库技术的特点、数据模型的概念、DBMS的评价和选择、数据库系统的三级模式结构等内容。,1.3 数据库管理系统 1.3.1 DBMS的基本功能,DBMS是指数据库系统中对数据进行管理的软件系 统，它是数据库系统的核心组成部分。一个比较完善的 DBMS至少应该具有以下功能：1数据库定义功能2数据库操纵功能 3数据控制功能(1)数据安全性
2、控制(2)数据完整性控制(3)在多用户、多任务环境下的并发控制4数据库的建立和维护功能,1.3.2 DBMS的组成DBMS是一个庞大的系统软件，这个软件系统包含了一大批支持各种不同功能的软件，这些软件从内容上可以分为三大部分： 1数据描述语言(DDL)及其翻译程序数据描述语言(DDL)用以定义数据库的各级数据结构及它们之间的映像，定义各种完整性约束和保密限制条件。其翻译程序接受相应的DDL定义，对其进行语法、语义检查，并把它们翻译为内部格式后存储在数据字典中。 2.数据操纵查询语言(DML)及其翻译程序数据操纵语言(DML)及其翻译程序提供用户或应用程序访问数据库系统的接口。 3.数据库管理例
3、行程序 (1)存取控制例行程序； (2)安全性控制例行程序；(3)完整性控制例行程序；(4)事务管理例行程序；(5)恢复例行程序； (6)监控例行程序。,1.3.3 DBMS的评价和选择当我们进行数据库软件开发时，如何根据现有的环 境要求，从市场上众多的DBMS软件中选择一个适合于我 们进行开发的所谓“好”的 DBMS，这是一个不可忽视的 问题。DBMS选择的好坏，将直接影响今后整个开发工 作。 信息系统的主管人员和技术人员在选择DBMS软件时 将会面临以下三个问题。 当前要建一个信息系统时，如何选择最佳的、最适合自己的DBMS，这一选择常常对硬件的选择产生重要的影响； 如何在已有硬件和软件的
4、基础上，找到最佳的DBMS进行开发，使其达到功能强、效率高、发展前途远的目标； 随着新的效能更高的 DBMS软件出现，如何对已运行系统的 DBMS进行改造或加以更新并同时保持系统运行的连续性。,1.DBMS的选择DBMS的选择应该是一个目标明确、计划周密以及需 要慎重对待的问题。下面介绍一般的选择步骤： (1)分析应用环境，确定信息需求 (2)收集各种DBMS资料，分析DBMS的功能和性能 (3)综合衡量，初步筛选 (4)详细考察，确定目标经过初选，通常只有3至5个候选对象能满足条件， 因此应对这些系统逐一进行详细考察。考察可通过查阅 有关资料，走访DBMS用户，以及听取各方面对各种DBMS
5、的客观评价来完成的。等考察有了第一手对比资料后， 就可参照以下几条来进行评估了。,2.DBMS的评价评价考虑的主要因素： （1）用户界面对于利用DBMS开发应用系统是至关重 要的，方便灵活且功能强大的用户界面将能大大提高开 发的生产率。（2）数据库功能的强大与否，也是选择时衡量的重 要因素。（3）系统的完整性和安全性控制也是要考虑的因 素。如何评价和选择DBMS呢？通常的作法是先对DBMS的 主要功能、性能指标制定定量评价标准。例如首先为每 一项希望有的特性规定权值，然后根据被评选的系统满 足这些特点的程度打分，最后按总分高低确定优选的系 统。在此基础上，再参考其它方面的考察结果和具体环 境条
6、件，来作出最终的选择。,1.4 数据库系统结构 1.4.1 数据库系统的三级模式结构数据库系统的体系结构是数据库系统的一个总的框 架。尽管实际的数据库系统软件产品多种多样，它们支 持不同的数据模型，使用不同的数据库语言，建立在不 同的操作系统之上，数据的存储结构也各不相同，但是 绝大多数数据库系统在总的体系结构上都具有三级模式 的结构特征。数据库系统的三级模式结构是对数据的三个抽象级 别，它把数据的具体组织留给DBMS管理，使用户能逻辑 地抽象地处理数据，而不必关心数据在计算机中的表示 和存储。这三级模式结构由外模式、模式、内模式组 成，具体如图 l.16所示。,图 l.16 数据库系统的三级
7、模式结构1模式：亦称为逻辑模式，是数据库中全体数据的逻 辑结构和特性的描述，是所有用户的公共数据视图。 2外模式：亦称子模式或用户模式，是数据库用户看 到的数据视图，它是与某一应用有关的数据的逻辑表 示。3. 内模式：亦称存储模式，是全体数据库数据的内部 表示或者低层描述，用来定义数据的存储方式和物理结 构。,1.4.2 数据与程序的独立性 1外模式模式映像对应于同一个模式，可以有任意多个外模式。外模 式模式的映像定义某一个外模式和模式之间的对应关 系，这些映像定义通常包含在各自的外模式中。当模式 改变时，外模式模式的映像要作相应的改变(由 DBA负 责)以保证外模式保持不变。 2模式内模式映
8、像模式内模式的映像定义数据逻辑结构和存储结构 之间的对应关系，它说明逻辑记录和字段在内部是如何 表示的。这样当数据库的存储结构改变时，可相应修改 模式内模式的映像，从而使模式保持不变。掌握二个重要概念： 数据与程序的物理独立性 数据与程序的逻辑独立性,1.4.3 数据库系统的组成一个数据库系统是一个实际可运行的，按照数据 库方式存储、维护和向应用系统提供数据或信息支持的 系统，它是在计算机系统中引入了数据库技术后所构成 的系统。一个数据库系统至少由以下四部分组成：1. 计算机基本系统：包括中央处理机、主存储器、 外部存储设备、数据通道等各种存储、处理和传输数据 的硬件设备，还包括操作系统、语言
9、软件以及各种实用 程序等必要的软件，它们构成数据库系统必不可少的软 硬件环境。 2数据库管理系统：DBMS是基于某种数据模型对数 据进行管理的软件系统。 3数据库：它是一个特定组织的各项应用相关的全 部数据的集合。 4. 数据库管理员：这是一组熟悉计算机数据处理业 务、负责设计和维护数据库的技术人员。,图1.18给出了一个数据库系统主要组成部分及其相 互关系的示意图。图1.18 数据库系统主要组成部分及其相互关系,1.5 数据库技术的研究 1数据库管理系统的研究包括DBMS应具有什么样功能的原理性问题和如何实 现的技术性问题的研究。当前，DBMS的研究已从集中式 数据库管理系统向分布式数据库管
10、理系统(DDBMS)、知识 库管理系统(KBMS)等方面延伸，以及延伸到适应各种应 用领域。 2数据库理论的研究主要围绕关系数据库理论、事务理论、逻辑数据 库(演绎数据库)、面向对象的数据库、知识库等方面的研 究。 3数据库设计方法及工具的研究 目前在这一领域正在进行数据库设计方法、设计工具 和理论的研究；数据模型和数据建模的研究；计算机辅助 数据库设计方法及其软件系统的研究；数据库设计规范和 标准的研究等等。,小结本章首先介绍了文件技术和数据库技术的特点，也 介绍了数据库的基本概念（包括数据库、数据库管理系 统和数据库系统）；其次介绍了作为数据库系统核心和 基础的数据模型（包括结构数据模型的
11、三要素、用E-R图 表示概念数据模型的方法和几种常用的结构数据模 型）；然后介绍了数据库管理系统的功能、组成和选择 标准；最后介绍了数据库系统的三级模式结构和组成， 而数据库系统的三级模式结构和两层映象的系统结构保 证了数据库系统中能够具有较高的逻辑独立性和物理独 立性。学习这一章应把注意力放在掌握基本概念和基本知 识上面，为进一步学习下面章节打好基础。本章新概念 较多，如果是初学者，可在学习后面章节后进一步理解 和掌握这些概念。,作业一.填空题 （10个小题）二. 选择题（10个小题）三问答题（第6、8、9小题）,下课了。追求休息一会儿。Summarize of Database System,
